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python基礎教程：模塊高級技巧

JasinYip / 2133人閱讀

摘要：標準模塊附帶了一個標準模塊庫。它返回一個如果調用不傳遞參數，則列出當前已經定義的所有名字用可以查看所有的內置類型變量函數等，方法是借助標準模塊模塊高級技巧總結的搜索路徑，順序一定要搞得清編譯后的文件內置函數查看模塊定義的名字。

上一節，我們講解了Python模塊的基礎知識，這一節我們繼續深入了解模塊的更多知識，從而讓大家全面了解、掌握和運用模塊到我們實際的編程中。

在上一節中有一句話“接著我們在這個文件所在目錄運行Python解釋器IPython”，不知道大家還記不記得。這就話背后隱含的意思是，在這個文件（模塊）目錄下，我們才可以import到這個模塊，否則會報錯，說找不到這個模塊。這里，就涉及到了Python模塊的搜索路徑。

Python模塊的搜索路徑

當一個名為mylib的模塊被導入時，解釋器首先搜索內置模塊是不是有該名字的模塊。
如果沒有找到，接著搜索sys.path列出的目錄下面是不是有名為mylib的模塊。

sys.path的初始化按以下幾個路徑的順序：
**（1）包含輸入腳本的目錄，如果沒有輸入腳本則是當前目錄；
（2）環境變量PYTHONPATH（一個目錄名稱的列表）；
（3）Python庫的安裝目錄。**

下面我們來驗證一下sys.path所包含的路徑，編寫一個Python文件initpath.py如下：

# Author: veelion
# file: initpath.py

import sys
print("
".join(sys.path))

命令行下運行：python3 initpath.py得到如下結果：

$ python mylib.py
/home/veelion/p2/tutorial/md_Python/codes
/home/veelion/.virtualenvs/py3.7/lib/python37.zip
/home/veelion/.virtualenvs/py3.7/lib/python3.7
/home/veelion/.virtualenvs/py3.7/lib/python3.7/lib-dynload
/usr/lib/python3.7
/home/veelion/.virtualenvs/py3.7/lib/python3.7/site-packages

我們可以發現，initpath.py所在的目錄是sys.path列表的第一個元素。符合上面三條原則的順序。

接下來我們通過交互式Python解釋器來看看sys.path，運行CPython解釋器再導入sys：

>>> import sys
>>> sys.path
["", "/home/veelion/.virtualenvs/py3.7/lib/python37.zip", "/home/veelion/.virtualenvs/py3.7/lib/python3.7", "/home/veelion/.virtualenvs/py3.7/lib/python3.7/lib-dynload", "/usr/lib/python3.7", "/home/veelion/.virtualenvs/py3.7/lib/python3.7/site-packages"]

細心的小猿可以發現，sys.path的第一項是個空字符串，和運行腳本方式下的第一項——當前路徑不一樣。為什么會是空字符串呢？

這是因為，當交互式運行Python解釋器時（或者腳本是從標注輸入讀取的），可以認為傳給解釋器的腳本文件路徑為空，那么就把sys.path[0]設置為空字符串，它告訴Python搜索模塊時先從當前文件夾開始。

以上兩種方法驗證的sys.path都符合預期，然而IPython有點例外。

In [1]: import sys

In [2]: sys.path
Out[2]: 
["/home/veelion/.virtualenvs/py3.7/bin",
 "/home/veelion/.virtualenvs/py3.7/lib/python37.zip",
 "/home/veelion/.virtualenvs/py3.7/lib/python3.7",
 "/home/veelion/.virtualenvs/py3.7/lib/python3.7/lib-dynload",
 "/usr/lib/python3.7",
 "",
 "/home/veelion/.virtualenvs/py3.7/lib/python3.7/site-packages",
 "/home/veelion/.virtualenvs/py3.7/lib/python3.7/site-packages/IPython/extensions",
 "/home/veelion/.ipython"]

IPython 并沒有把當前路徑放在第一項。這樣就會導致你寫的模塊與系統模塊重名時，它import的是系統模塊而不是你寫的模塊，而前面兩種方式就是導入你寫的模塊而非系統模塊。這一點在使用IPython時要格外注意。

注意你可以在程序中修改sys.path。sys.path是一個Python的列表結構，我們可以像修改列表那樣修改它，增加、刪除、修改路徑順序。比如，可以通過sys.path.insert(0, "my-module-path")來把我們自己寫的模塊的路徑放到搜索路徑的最前面，優先搜索自己的模塊。

編譯后的Python文件：*pyc

為了加速模塊的加載時間，Python會緩存已經編譯好的模塊，并把它們放在與模塊同級目錄下的__pycache__文件夾下面，編譯好的模塊的命名方式為：module.version.pyc，其中的version包含Python的版本號。比如：

$ ls __pycache__/
m1.cpython-36.pyc  m2.cpython-36.pyc

cpython-36就是編譯這個模塊的Python信息：用CPython 3.6 進行編譯的。這種命名方式方便不同版本的Python編譯的模塊同時存在而不造成沖突。

Python在兩種情況下不檢查緩存。
其一，它總是重新編譯并且不存儲直接從命令行加載的模塊的結果。
其二，如果沒有模塊源碼文件，它不會檢查緩存。要支持非源（僅編譯）分發，已編譯的模塊必須位于源碼目錄中，并且不得有模塊源碼。

舉個例子理解一下這兩點：
（1）如果在命令行下運行python m1.py，Python總是從新編譯m1.py，但不會保存pyc文件，因為每次都有重新編譯就沒必要保存了。
（2）如果我們導入m1模塊時，搜索路徑目錄下只有m1.pyc而沒有m1.py文件，那就直接導入m1.pyc。這種方式適合把編譯好的pyc發布給其他人而不是給它們源代碼，使用這種方式時，把.pyc文件從__pycache__中拷貝到.py文件相同的目錄下并刪掉.py文件即可。

Python模塊的高級技巧

（1）模塊compileall可以把一個文件夾下所有的py文件編譯成.pyc文件。
它的使用很簡單，命令行運行的格式如下：
python -m compileall 文件夾或文件名
更多選項可以通過：python -m compileall -h查看。

（2）編譯成.pyc文件時，可以給Python命令兩個選項：-O和-OO，使得編譯后的文件更小。
-O?去除assert語句；
-OO?去除assert語句和__doc__ string。
根據情況來使用這兩個選項，用compileall編譯文件時加這個選項就是這樣子的：
python -O -m compileall 文件夾或文件名

生成的pyc文件名稱里面有opt-標簽，-O的標簽是opt-，-OO的標簽就是opt-2。比如：

$ ls -F -1 __pycache__/
m1.cpython-36.opt-1.pyc
m1.cpython-36.opt-2.pyc
m1.cpython-36.pyc

（3）.pyc和.py文件都不會使程序運行得更快（不會提高運行速度）。但是，.pyc文件能使加載速度更快，因為少了編譯的過程。

Python標準模塊

Python附帶了一個標準模塊庫。其中一些模塊內置在解釋器中，它們提供對不屬于語言核心但仍然內置的操作的訪問，以提高效率或提供對系統調用等操作系統原語的訪問。這些模塊的集合是一個配置選項，它也取決于底層平臺。例如，winreg模塊僅在Windows系統上提供。一個值得注意的模塊是sys，它內置于每個Python解釋器中。

Python的標注模塊會在我們今后的編程中不斷遇到和使用，具體的學習可以在今后用到時再學習。你需要記住的一點是：當你寫Python代碼需要某些基本功能時，一定要先找找看是否已經有標準模塊存在，是否已經有人寫好了包含這些功能的模塊，最后才要覺得自己要不要實現這些功能。

Python內置函數dir()

dir()用來查看模塊里面定義的名字，包括：變量名，模塊名，函數名等等。
它返回一個list：

In [5]: import my_first_module

In [6]: dir(my_first_module)
Out[6]: 
["MY_NAME",
 "__builtins__",
 "__cached__",
 "__doc__",
 "__file__",
 "__loader__",
 "__name__",
 "__package__",
 "__spec__",
 "my_add",
 "my_print"]

如果調用dir()不傳遞參數，則列出當前已經定義的所有名字：

In [1]: import my_first_module

In [2]: dir()
Out[2]: 
["In",
 "Out",
 "_",
 "__",
 "___",
 "__builtin__",
 "__builtins__",
 "__doc__",
 "__loader__",
 "__name__",
 "__package__",
 "__spec__",
 "_dh",
 "_i",
 "_i1",
 "_i2",
 "_ih",
 "_ii",
 "_iii",
 "_oh",
 "exit",
 "get_ipython",
 "my_first_module",
 "quit"]

用dir()可以查看所有的內置類型、變量、函數等，方法是借助標準模塊builtins：

>>> import builtins
>>> dir(builtins)
["ArithmeticError", "AssertionError", "AttributeError", "BaseException", "BlockingIOError", "BrokenPipeError", "BufferError", "BytesWarning", "ChildProcessError", "ConnectionAbortedError", "ConnectionError", "ConnectionRefusedError", "ConnectionResetError", "DeprecationWarning", "EOFError", "Ellipsis", "EnvironmentError", "Exception", "False", "FileExistsError", "FileNotFoundError", "FloatingPointError", "FutureWarning", "GeneratorExit", "IOError", "ImportError", "ImportWarning", "IndentationError", "IndexError", "InterruptedError", "IsADirectoryError", "KeyError", "KeyboardInterrupt", "LookupError", "MemoryError", "ModuleNotFoundError", "NameError", "None", "NotADirectoryError", "NotImplemented", "NotImplementedError", "OSError", "OverflowError", "PendingDeprecationWarning", "PermissionError", "ProcessLookupError", "RecursionError", "ReferenceError", "ResourceWarning", "RuntimeError", "RuntimeWarning", "StopAsyncIteration", "StopIteration", "SyntaxError", "SyntaxWarning", "SystemError", "SystemExit", "TabError", "TimeoutError", "True", "TypeError", "UnboundLocalError", "UnicodeDecodeError", "UnicodeEncodeError", "UnicodeError", "UnicodeTranslateError", "UnicodeWarning", "UserWarning", "ValueError", "Warning", "ZeroDivisionError", "_", "__build_class__", "__debug__", "__doc__", "__import__", "__loader__", "__name__", "__package__", "__spec__", "abs", "all", "any", "ascii", "bin", "bool", "bytearray", "bytes", "callable", "chr", "classmethod", "compile", "complex", "copyright", "credits", "delattr", "dict", "dir", "divmod", "enumerate", "eval", "exec", "exit", "filter", "float", "format", "frozenset", "getattr", "globals", "hasattr", "hash", "help", "hex", "id", "input", "int", "isinstance", "issubclass", "iter", "len", "license", "list", "locals", "map", "max", "memoryview", "min", "next", "object", "oct", "open", "ord", "pow", "print", "property", "quit", "range", "repr", "reversed", "round", "set", "setattr", "slice", "sorted", "staticmethod", "str", "sum", "super", "tuple", "type", "vars", "zip"]
Python模塊高級技巧總結

（1）Python的搜索路徑，順序一定要搞得清；
（2）編譯后的.pyc文件；
（3）dir()內置函數查看模塊定義的名字。

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